Mise en service de l'installation de cristallisation

L'année dernière, nous vous avions informé ici de la commande de l'entreprise finlandaise Fazer portant sur la livraison, le montage et la mise en service d'équipements de cristallisation du xylose et du xylitol, ainsi que sur la fourniture d'une installation de séchage. Ce projet innovant a depuis encore avancé : Fazer a mis en service avec succès l'installation de cristallisation avec la collaboration de BMA. 

De vastes recherches portant sur la cristallisation par évaporation et par refroidissement, ainsi qu'à propos du séchage des deux produits cristallins ont été réalisées au préalable dans le laboratoire de BMA. La conception des machines et des appareils destinés au processus industriel est basée sur les résultats tirés de ces recherches. 

Le xylose et le xylitol possèdent différentes propriétés physiques et chimiques en raison de leurs propres structures chimiques. Cependant, l'objectif était de pouvoir cristalliser ces deux produits avec une seule configuration de l'installation et de réagir à la composition spécifique des deux solutions aqueuses en modifiant les paramètres technologiques au cours du processus de cristallisation. 

Grâce au fonctionnement discontinu, il est possible de tenir compte de la solubilité différente du xylose et du xylitol, de la croissance spécifique des cristaux, de la forme et de la taille des cristaux, ainsi que des propriétés différentes des matières et du rendement spécifique en combinant la cristallisation par évaporation et celle par refroidissement. Grâce à cette flexibilité, l'installation de cristallisation possède aussi la condition préalable requise pour adapter le procédé de cristallisation du xylose et du xylitol, alors que les contraintes changent, et pour tester de nouvelles variantes du processus. 

Positionner l'équipement dans le bâtiment a été le défi relevé lors de l'étude de l'installation en raison du peu de place disponible. Une variante spécifique divergeant de la norme habituelle a donc été retenue pour la cristallisation par évaporation. Cela a nécessité de trouver de nouvelles solutions pour évacuer le condensat hors de l'appareil. 

À cause de la situation de la pandémie en 2020, des retards sont survenus dans le projet global et ont eu des répercussions sur le montage. Afin que le projet avance malgré les restrictions de voyage, la majorité des travaux a été réalisée par Fazer. 

Au début du mois de mars 2021, Fazer nous a signalé que l'installation de cristallisation était prête à être mise en service. Les spécialistes des sucres sans saccharose de BMA se sont rendus à Lahti, afin d'apporter leur assistance sur place en respectant de strictes règles d'hygiène. 

Le xylose servant de base à la production du xylitol a été cristallisé lors de la mise en service de l'installation. Le défi lors de cette mise en service a consisté à adapter les paramètres technologiques qui avaient été définis au cours des recherches techniques préalables en laboratoire. 

À cet effet, la solution de xylose disponible a été étudiée et caractérisée par BMA dans le laboratoire de l'entreprise à Lahti. Des essais portant sur la solubilité et sur la nucléation spontanée ont été réalisés dans des conditions simplifiées. Les tests ont permis de fixer les conditions pour démarrer la cristallisation par évaporation de la solution de xylose et pour définir les paramètres de l'ensemencement. 

Une fois la cristallisation par évaporation réussie, toute la suspension de cristaux de xylose est transférée dans un malaxeur-refroidisseur installé à la verticale. Le refroidissement contrôlé doit entraîner une croissance supplémentaire des cristaux lors de la seconde étape de cristallisation, ce qui améliore le rendement de l'ensemble du processus. 

Le mélange actif de la suspension de cristaux améliore sa répartition homogène dans le malaxeur et doit favoriser le transfert thermique entre le produit et le fluide réfrigérant en circulation. Ainsi, il est possible d'évacuer la chaleur générée par la cristallisation et de maintenir la sursaturation nécessaire durant toute la durée du processus. 

Grâce à l'échantillonnage séquentiel réalisé tout au long du processus, la composition de la suspension cristalline, ainsi que la morphologie et la taille des cristaux ont été déterminées et évaluées tout au long de la cristallisation par refroidissement. Une fois que la température finale a été atteinte, on a constaté le développement de cristaux dont la forme, la morphologie et la taille étaient comparables aux cristaux qui avaient pu être générés lors des essais préalables dans le laboratoire de BMA. 

Une fois l'objectif de la seconde étape de cristallisation atteint, la suspension de cristaux peut être transférée dans l'atelier de centrifugeuses pour séparer les cristaux de xylose. Ceux-ci sont ensuite séchés dans une installation de séchage de BMA lors de la poursuite du processus. La mise en service de l'installation de séchage a eu lieu plus tard pour des raisons d'organisation et a été achevée avec succès. 

Après la mise en service réussie de l'équipement BMA, il faut maintenant réagir au cours de la phase de production qui commence aux changements survenus dans le produit initial en adaptant les paramètres technologiques. Cela suppose de bien connaître le processus et de bien comprendre l'installation, ce qui s'acquiert et est approfondi en exploitant l'installation. Le système de caméra installé par Fazer joue alors un rôle important, car il permet d'observer le processus de cristallisation dans l'appareil à cuire et d'examiner en ligne l'influence des différents paramètres du processus sur la formation des cristaux et sur leur croissance. Ce système permet d'optimiser rapidement les processus de cristallisation et de séchage des produits spécifiques que sont le xylose et le xylitol. 

L'un des prochains défis sera la cristallisation et le séchage du xylitol qui est produit par hydrogénation à partir du xylose au cours d'un processus distinct. Nous allons bien entendu proposer notre aide sur le site de Lahti lors de la cristallisation et du séchage du xylitol.